由于太陽能具有清潔、無污染、可再生的特點，我國又出臺的新能源政策促使光伏產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量齊升。面臨的首要問題是對光伏發(fā)電組件進行檢測與維護。而光伏系統(tǒng)主要采用直流電源，可以依據(jù)輸出端電壓、電流來判斷光伏組件運行狀態(tài)。因此，監(jiān)測光伏組件的輸出端電壓、電流具有重要意義。


監(jiān)測系統(tǒng)主要是采集光伏組件輸出電壓、電流信號。但是，陣列中的電壓、電流值較高且電池板間具有電位聯(lián)系，導致目前實現(xiàn)直接測量比較困難。研究前期，提出一些測量方法：共模、差模V/F轉(zhuǎn)換無觸點采樣等方法來測量電壓，但都存在精度低，線性度差，電壓測量范圍小，響應速度慢，不能適用于任何波形等缺點；采用直放式LEM傳感器、羅氏線圈、電磁式電流互感器、TMR電流傳感器、分流器或壞原有系統(tǒng)完整性、影響被測電流波形、絕緣難度大等問題。


因此，針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的特殊性并結(jié)合目前的測量方法，采用依據(jù)霍爾效應制作的一種磁場傳感器一霍爾開關來測量光伏陣列的電壓、電流。

采用CAN總線16-7，實時上傳數(shù)據(jù)至上位機。這種種方便操作且結(jié)構(gòu)簡單的方法可以實現(xiàn)實時監(jiān)測光伏發(fā)電組件工作狀態(tài)的裝置。相比于其他單一的光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)，它可以克服目前測量方法存在的不足。而且具有兩大優(yōu)勢：一是可以實現(xiàn)同時監(jiān)測發(fā)電組件的電壓、電流；二是可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時上傳。


太陽能光伏陣列的檢測關鍵是對太陽能光伏陣列輸出電壓、電流信號的采集。但是，電池板串聯(lián)數(shù)量多使得串聯(lián)整組的電壓、電流高，而且每個發(fā)電組件之間的電位都有一定的聯(lián)系。因此，為實現(xiàn)實時監(jiān)測光伏發(fā)電組件的工作狀態(tài)并上傳數(shù)據(jù)；第一時間定位故障點的具體位置并給出報警信號。對本檢測系統(tǒng)的設計提出以下要求：
1) 傳感器裝置價格低廉，絕緣度高，體積小且重量輕。
2) 檢測系統(tǒng)對工作溫度檢測精度應高于1%，任何波形都適用，進而提高測量效率。
3) 系統(tǒng)電壓測量范圍應擴大到6400 V。
4) 系統(tǒng)采樣動作的延遲時間要短且不受外界影響維持長期穩(wěn)定。

信號采集電路單元結(jié)構(gòu)
如圖2所示，信號采集電路由8個霍爾開關組成(H1~H7為電壓霍爾開關，H8為電流霍爾開關)。其中電壓霍爾開關H1~H6檢測單塊太陽能電池板電壓，H7檢測串聯(lián)支路兩端總電壓，電流霍爾開關采集太陽能光伏陣列每條支路上的電流信號。

其中H1~H7使用+15V直流電源供電，H8使用+5 V直流電源供電。電壓霍爾開關H1~H7通過接線端子J5~J11與電池板相連(圖2)產(chǎn)生霍爾效應，得到0~5V的電壓信號。將太陽能電池板輸出電流導線穿過帶有電流感應孔的電流霍爾開關H8輸出額定值為0~2。5伏直流電壓信號。上述電壓信號連接單片機U1的A/D引腳(圖3)，將分壓電阻R101~R108(圖2)放在單片機U1與霍爾之間，防止感應電壓過高而損壞單片機。

該系統(tǒng)體積小，重量輕，成本低廉可應用于未來的光伏發(fā)電系統(tǒng)，只需依據(jù)光伏組件的實際數(shù)量做出具體調(diào)整即可。并且證明該系統(tǒng)使用的傳感器測量的電流、電壓信號的精度高、可靠性好。因為該傳感器延時短可以即時發(fā)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障節(jié)點，更加方便工作人員及時對光伏陣列進行維護與檢修，進而在保證生產(chǎn)成本的基礎上提高了光伏發(fā)電效率。